(57)【要約】      （修正有）【課題】簡単な構成で放射ノイズを抑制する。【解決手段】電子機器は、プリント回路基板１と、複数のスリット状の開口部４が形成された導電性の筐体２と、プリント回路基板１と筐体２とを接続する導電性の複数の接続部３ａ、３ｂと、を備える。接続部３ａ、３ｂ間の距離をＬとすると、開口部４が形成される開口部形成領域１００と、各接続部３ａ、３ｂとの距離はＬ／４以下が好ましい。また開口部形成領域１００は、接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線上にＬ／８の以上の幅を有して配置されることが好ましい。またかつ、開口部４の接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線上における幅の総計は、開口部形成領域１００内に４Ｌ／７以上であることが好ましい。また開口部４のその長手方向の幅がノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満であることが好ましい。【選択図】図１４
2007299808.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プリント回路基板と、
前記プリント回路基板が取付けられた導電性の筐体と、
前記プリント回路基板と前記筐体とを接続する導電性の複数の接続部と、
を備え、
前記導電性の筐体には、前記複数の接続部のうち少なくとも２つの間に、それぞれの接続部に対して複数のスリット状の開口部が形成されており、前記開口部は、その長手方向が前記少なくとも２つの接続部を結ぶ線分と垂直になるように配置されていることを特徴とする電子機器。
【請求項２】
前記複数のスリット状の開口部が形成された開口部形成領域のそれぞれは、前記複数の接続部間の距離をＬとすると、前記複数の接続部の各々からＬ／６０以上Ｌ／４以下の距離だけ離れて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
【請求項３】
前記複数のスリット状の開口部が形成された開口部形成領域のそれぞれの幅は、前記複数の接続部間の距離をＬとすると、Ｌ／８以上Ｌ／２以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の電子機器。
【請求項４】
前記複数のスリット状の開口部が形成された開口部形成領域における各開口部の幅の総計は、前記開口部形成領域内において４／７以上１５／１６以下の割合であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項５】
前記複数のスリット状の開口部が形成された開口部形成領域における、各開口部の長手方向の長さは、ノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項６】
前記開口部は、長方形であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項７】
前記開口部は、楕円形状であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子機器。
【請求項８】
前記複数の開口部は、前記直線の中央部に近いほど、その最大寸法が大きくなるようにそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プリント回路基板及び、プリント回路基板が配置された筐体を有する電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電子機器の高速化に伴い、電子機器で扱われる電気信号は高速化の一途を辿っている。電子機器から発生する放射ノイズは、電気信号の高速化に比例して悪化するため、国際的な法規制であるノイズ規制をクリアすることがより一層難しくなってきている。特に、放射ノイズの共振現象は鋭いピーク値を持つため、この規制をクリアするには共振現象を抑制することが重要である。以下、共振現象について図１２の模式図を使って説明する。
【０００３】
図１２は、プリント回路基板と、プリント回路基板を固定保持する筐体とを備える電子機器を示す模式図であり、説明を容易にするため一部透視して示してある。図１２において、１はプリント回路基板、２は導電性の筐体である。３は導電性の接続部（スペーサ）であり、プリント回路基板１は接続部３により筐体２に電気的に接続され、固定保持されている。
【０００４】
このような構成の場合、プリント回路基板１と接続部３と筐体２とで開口部が形成され、プリント回路基板１から発生した電流５が接続部３を介して筐体２に流れ込むため、この開口部がスロットアンテナ（または、スリットアンテナ）として働く。その結果、開口部の長手方向の長さ（すなわち、接続部３間の距離Ｌ）の２倍を１波長とする周波数ｆresonanceで共振が発生し、放射ノイズを悪化させる。この共振周波数ｆresonanceは、数式（１）で表される。ただし、ｃは光速（３．０×１０８[ｍ／ｓ]）、Ｌは開口部の長手方向の長さ（波長）[ｍ]である。
【０００５】
ｆresonance ＝ｃ／２Ｌ  …  数式（１）
このような開口スロットの共振を抑制する手法としては、ノイズ規制で定められている周波数帯域で共振を発生させないように、開口部の長手方向の長さを短くすることが一般的に知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
【０００６】
また、開口部の長手方向を途中で電気的に接続する構造が提案されている（例えば特許文献１を参照）。特許文献１においては、プリント回路基板のグランド面と、プリント回路基板が取付けられる外部金属面との間に、波形状の導電性部材を取付けることにより、開口部の長手方向に起因する共振の発生を抑制している。
【非特許文献１】ＨＥＮＲＹ  Ｗ．ＯＴＴ著  出口博一監訳、「増補改訂版  実践ノイズ逓減技法」、ジャティック出版、１９９０年８月１０日初版発行、Ｐ１９９
【特許文献１】特開２０００−２６１１８３号公報（第７頁、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、非特許文献１では、開口部の長手方向が短くなるため、プリント回路基板自体が小さくなる。そのため、プリント回路基板上に所望の部品を載せられなくなったり、プリント回路基板の配線密度が高くなったり、配線ができなくなるといった問題が生じる。
【０００８】
また、特許文献１で記載されている、波形状の導電性部材を取付ける技術では、導電性部材を接触させるためのグラウンド面を、プリント回路基板に予め用意しておく必要がある。そのため、プリント回路基板上の配線面積が減ってしまうという課題があった。更に、別途波形状の導電性部材を必要とするため、コストが高くなる上、重くなり、組み立て作業性も悪くなるという課題があった。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で放射ノイズを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、電子機器に係り、プリント回路基板と、開口部が複数形成された導電性の筐体と、前記プリント回路基板と前記筐体とを接続する導電性の複数の接続部と、を備え、前記開口部が形成される開口部形成領域は、前記複数の接続部間の距離をＬとすると、前記複数の接続部の各々からＬ／４の範囲以内から、前記複数の接続部間を結ぶ直線上にＬ／８の範囲以上に配置され、かつ、前記開口部は、前記開口部形成領域内に４／７以上の割合で配置され、その最大寸法がノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡単な構成で放射ノイズを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の好適な実施の形態に係る電子機器において、まず、開口部のスロットアンテナの共振を抑制する原理を、前述の図１２と、図１３、図１４を参照して説明する。
【００１３】
前述したように図１２は、電子機器における開口スロットの共振原理を示す模式図である。図１２において、プリント回路基板１から発生した電流５は、接続部３を介して導電性の筐体２に流れ込むため、プリント回路基板１と筐体２との間に電位差Ｖが発生する。その結果、電位差Ｖと電界Ｅの関係を表す数式（２）に従って、電界Ｅが発生する。ただし、ｄはプリント回路基板と筐体の間隔を示す。
【００１４】
Ｅ＝Ｖ／ｄ … 数式（２）
従って、プリント回路基板１と接続部３と筐体２とで形成される開口部は、図１３に示すようなダイポールアンテナへ等価的に置き換えることができる。ダイポールアンテナは効率良く放射するため、放射ノイズを悪化させる。
【００１５】
次に、図１４は、本発明の好適な実施の形態に係る電子機器を模式的に示す図である。図１４（ａ）はプリント回路基板１の一部を透視した斜視図である。筐体２は導電性であり、２つの接続部３ａ、３ｂを結ぶ線分に対して垂直方向にスリット状の開口部４が複数形成されている。図１４（ｂ）は複数の開口部４が形成された開口形成領域１００を示す平面図である。開口形成領域１００は、２つの接続部３ａ、３ｂの各々に対して、その近傍に形成されており、各開口部群の最外周領域を長方形領域のことを意味する。
【００１６】
開口部４は、複数の接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の経路に流れ込む電流を抑えるために、その最大寸法（その中心から外周までの長さのうち最大の長さ）が大きい方が好ましい。これによって、プリント回路基板１と筐体２との間に発生する電界Ｅを抑え、スロットアンテナの共振を抑制する効果が増大するからである。
【００１７】
しかしながら、開口部４の最大寸法は、電気用品安全法などのノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満である必要がある。上限周波数の半波長以上になると、開口部４は、スロットアンテナとして機能し得るからである。また、従って開口部４の長尺方向の長さは、ノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満であることが望ましい。なお、上限周波数が変更された場合には、それに応じて開口部４の最大寸法を変更すればよい。
【００１８】
また、複数の開口部４を形成する場合には、これらの寸法が同一であってもよいし、異なっていてもよい。複数の開口部４の寸法が異なる場合には、接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の中央部に近いほど、開口部４の寸法を大きくすることが望ましい。このような構成により、複数の接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の経路に流れ込む電流を効果的に抑えることができる。
【００１９】
また、開口部４は、どのような形状でも適用可能であるが、開口部４の長手方向が接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の方向と実質的に垂直となるように配置されることが好ましい。
【００２０】
また、開口部４が複数個あるため、共振が発生する最低次の周波数だけでなく、その他の高次の周波数についても共振を抑制できる。従って、図１４に示す構成にすることにより、開口部の長手方向の長さを短くできない場合や、開口部の長手方向を途中で電気的に接続できない場合においても、開口部のスロットアンテナの共振を抑制することができる。
【００２１】
以上のように、本実施形態では、筐体に開口部を切り欠くことによって、開口部の長手方向（プリント回路基板の長さ）を短くすることが不要となる。これによって、プリント回路基板を短くできない場合やプリント回路基板と導電性の筐体との接続を新たに追加できない場合にも、開口部からの放射ノイズを容易に抑制することができる。また、プリント回路基板と導電性の筐体とを電気的に接続する接続部を別途製造する必要がなく、プリント回路基板と筐体とを固定保持することができ、かつ、開口部も同時に配置することができる。そのため、筐体の製造工程が少なくなる上に、部品コストもかからず、組み立て作業性が悪くなることもない。
【００２２】
また、上記のように開口部を配置することで、ケーブルを流れる電流に対する帰還電流の経路を確保することができる。図２は、プリント回路基板１のコネクタ８と他のプリント回路基板１２のコネクタ１４とが、ケーブル９を介して接続された形態を示す図である。他のプリント回路基板１２は、接続部１３により筐体２に電気的に接続され、固定保持されている。このように、プリント回路基板１からコネクタ８などでケーブル９を引き出した場合でも、ケーブル９を流れる電流１０に対して、帰還電流１１の経路が確保されていることが分かる。このような構成によって、放射ノイズが新たに発生することを防止することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明を実施例に基づき説明するが、本発明はこれらの実施例のみに限定されない。
[第１の実施例]
図１は本発明の第１の実施例に係る電子機器を示す図である。図１において、１はプリント回路基板、２は導電性の筐体である。３ａ、３ｂは導電性の接続部（スペーサ）であり、プリント回路基板１は、接続部３ａ、３ｂにより筐体２に電気的に接続され、固定保持されている。４は開口部であり、接続部３ａから、接続部３ｂ間を結ぶ直線の中心部に向かって、筐体２に接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の方向と開口部４の長手方向とが鉛直方向になるように、かつ、開口部４の長手方向の長さが段階的に大きくなるように複数個配置されている。また、開口部４の最大寸法（長手方向の最大長さ）を、ノイズ規格で定められた上限周波数の波長の半分未満とすることにより、新たに放射ノイズを悪化させることなく、共振現象を抑制している。なお、上記のプリント回路基板１と筐体２は、導電性の接続部３ａ、３ｂで電気的に接続されているが、本実施例はこれに限定されるものでなく、プリント回路基板１と筐体２は電気的に接続されていればどのような構造であっても構わない。
【００２４】
また、接続部３ａ、３ｂ間を結ぶ直線の方向と開口部４の長手方向とが実質的に垂直となるように配置することによって、図２に示すようなプリント回路基板１からコネクタなどでケーブルを引き出した場合に、その帰還電流が流れる電流経路を確保することができる。そのため、新たに放射ノイズを大きく悪化させることがない。また、開口部４が複数個あることによって、共振が発生する最低次の周波数だけでなく、その他の高次の周波数についても共振が抑制できる。また、本実施例において開口部４の個数は、図１に示したものに限られない。また、開口部４の配置箇所は、図１に示したものに限られず、例えば、図３に示すように２つの接続部３ａ、３ｂ間に複数配置しても構わない。また、開口部４の形状は、上記の図１に示したものに限られず、例えば、図４に示すように楕円形状等で構成することも可能である。
【００２５】
（実験例１）
次に、本実施例の効果をシミュレーションによって確認する。図５（ａ）に実験例の電子機器の斜視図を示す。実験例の筐体２は、上記の比較実験例に示した筐体２に開口部４を設けた形態である。図５（ｂ）は開口部の拡大図を下面から見たところを示している。開口部形成領域１００は、接続部３ａ、３ｂから２．５ｍｍ離れており、１７．５ｍｍの長さの領域に亙って形成されている。また、開口部４の形状は長方形であり、その大きさは、プリント回路基板１と筐体２の接続箇所から順に、縦２．５ｍｍ、横５ｍｍの長方形、縦２．５ｍｍ、横１０ｍｍの長方形、縦２．５ｍｍ、横１５ｍｍの長方形、縦２．５ｍｍ、横２０ｍｍの長方形であった。これらの４個の開口部は２．５ｍｍ間隔で形成した。また、プリント回路基板１と筐体２の他の接続箇所についても同様に形成し、開口部４の数は合計１６個であった。
【００２６】
図６は、実験例の筐体２の中心から３ｍ離れた位置における垂直偏波の放射ノイズ強度をモーメント法を用いてシミュレーションを行った結果を示している。横軸は周波数、縦軸は放射ノイズ強度を示しており、周波数帯域は９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚであった。
【００２７】
（比較実験例）
また、効果の比較のために、何もノイズ対策を施していない筐体を図７に示す。図７において、プリント回路基板１はマイクロストリップ構造をしており、プリント回路基板１の大きさは縦３５ｍｍ、横１５０ｍｍであった。プリント回路基板１上には、幅５ｍｍ、長さ１３２ｍｍの信号配線７が設けられ、信号配線７は整合終端されており、何れも完全導体で構成した。信号配線７の波源は、周波数成分を１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚの１０ＭＨｚ刻みとし、各周波数均一の１Ｖ振幅のＳｉｎ波を設定した。また、筐体２の大きさは縦７５ｍｍ、横１７０ｍｍの完全導体で構成されており、プリント回路基板１は四隅で、完全導体から成る直径４．５ｍｍ、高さ１ｍｍの接続部３で筐体２と接続した。
【００２８】
図８は、比較実験例の筐体２の中心から３ｍ離れた位置における、垂直偏波の放射ノイズ強度を、モーメント法を用いてシミュレーションを行った結果を示している。横軸は周波数、縦軸は放射ノイズ強度を示しており、周波数帯域は９００ＭＨｚ〜１０００ＭＨｚであった。
【００２９】
図８から明らかなように、９７０ＭＨｚにおいて共振現象が発生した。この周波数で共振現象を発生させる波長を考えてみると、数式（１）より、約１５４．６ｍｍと考えることができ、この長さはプリント回路基板１と筐体２が接続されている間隔（１４０ｍｍ）とほぼ同じである。すなわち、この現象は、プリント回路基板１と筐体２で形成される開口スロットの共振によるものであるといえる。
【００３０】
図６と図８において、プリント回路基板１と筐体２で形成される開口スロットの共振周波数である９７０ＭＨｚにおける放射ノイズ強度を比較すると、放射ノイズが大幅に抑制される効果を確認することができた。
【００３１】
（実験例２）
次に、開口部４の最適な形状を求めるため、開口部形成領域１００に最も近い接続部から開口部形成領域１００までの距離と、放射ノイズ強度の関係を、シミュレーションにより求めた。開口部以外のシミュレーションモデルは、前述の（実験例１）と同じモデルである。２つの接続部３ａ、３ｂ間の距離をＬとした場合、開口部形成領域１００の幅はＬ／８であり、開口部４は開口部形成領域１００内に４／７の割合で配置されている。また、プリント回路基板１と筐体２の他の接続箇所についても同様に配置した。
【００３２】
図９は、筐体２の中心から３ｍ離れた位置における垂直偏波の放射ノイズ強度をモーメント法を用いてシミュレーションした結果を示している。横軸は、開口部形成領域１００に最も近い接続部から開口部形成領域１００までの距離、縦軸は、プリント回路基板１と筐体２で形成される開口スロットの共振周波数である９７０ＭＨｚにおける放射ノイズ強度である。また図９より、接続部から開口部形成領域１００までの距離がＬ／４より大きくなると放射ノイズ強度が悪化してしまうことが分かる。なお、接続部から開口部形成領域１００までの距離をＬ／６０以下とすると、接続部と筐体２を接続することができなくなってしまう。
【００３３】
（実験例３）
次に、開口部形成領域１００の２つの接続部３ａ、３ｂを結ぶ直線方向における幅と放射ノイズ強度の関係をシミュレーションにより求めた。開口部以外のシミュレーションモデルは、前述の（実験例１）と同じモデルである。なお、開口部形成領域１００に最も近い接続部から開口部形成領域１００までの距離はＬ／４、開口部形成領域１００における実際の開口部の形成割合は４／７である。
【００３４】
図１０は、筐体２の中心から３ｍ離れた位置における垂直偏波の放射ノイズ強度をモーメント法を用いてシミュレーションした結果を示している。図１０を見てみると、開口部形成領域１００の幅がＬ／８の場合は、放射ノイズ強度が７４．２１ｄＢμＶ／ｍである。これに対し図８を見てみると、筐体２に開口部形成領域が無い場合の、開口スロットの共振周波数である９７０ＭＨｚにおける放射ノイズ強度は８０．３９ｄＢμＶ／ｍである。すなわち、放射ノイズ強度が６．１８ｄＢと大きく低減しており、抑制効果は十分あると言える。また、図９より、開口部形成領域１００の幅がＬ／８未満であると放射ノイズ強度が悪化してしまうことが分かる。また開口部形成領域１００は、２つの接続部のそれぞれに対して形成されるため、また開口部形成領域１００の幅は最大でもＬ／２である。
【００３５】
（実験例４）
次に、開口部形成領域１００の幅に対する実際の開口部の幅の割合と、放射ノイズ強度のと関係をシミュレーションにより求めた。開口部以外のシミュレーションモデルは、前述の（実験例１）と同じモデルである。なお、開口部形成領域１００に最も近い接続部から開口部形成領域１００までの距離はＬ／４、開口部形成領域１００の幅はＬ／８である。また、プリント回路基板１と筐体２の他の接続箇所についても同様に配置した。
【００３６】
図１１は、筐体２の中心から３ｍ離れた位置における垂直偏波の放射ノイズ強度をモーメント法を用いてシミュレーションした結果を示している。図１１を見てみると、開口部形成領域１００内に配置されている開口の割合が４／７の場合は、放射ノイズ強度が７４．２１ｄＢμＶ／ｍである。これに対し図８に示した、筐体２に開口部形成領域が無い場合の、周波数９７０ＭＨｚにおける放射ノイズ強度は８０．３９ｄＢμＶ／ｍである。すなわち、放射ノイズ強度が６．１８ｄＢと大きく低減しており、抑制効果は十分あると言える。また、図７より、開口部形成領域１００内に配置されている開口の割合が４／７未満であると放射ノイズ強度が悪化してしまうことが分かる。
【００３７】
また、開口部形成領域１００内に配置されている開口の割合は１５／１６以下であることが望ましい。これは図２に示すように、プリント回路基板１からコネクタ８などでケーブル９を引き出した場合に、その帰還電流が流れる電流経路を確保することができなくなるためである。コストもかからず、組み立て作業性が悪くなることもない。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の好適な実施例に係る電子機器の模式図である。
【図２】本発明の第１の実施例に係る他の電子機器の模式図である。
【図３】本発明の第１の実施例に係る他の電子機器の模式図である。
【図４】本発明の第１の実施例に係る他の電子機器の模式図である。
【図５】実験例１に係る電子機器の模式図である。
【図６】実験例１に係る電子機器の放射ノイズ強度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図７】比較実験例に係る電子機器の模式図である。
【図８】比較実験例に係る電子機器の放射ノイズ強度のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】実験例２に係る電子機器の放射ノイズ強度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】実験例３に係る電子機器の放射ノイズ強度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】実験例４に係る電子機器の放射ノイズ強度のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】従来の共振抑制の原理を説明する模式図である。
【図１３】ダイポールアンテナを説明する模式図である。
【図１４】本発明の好適な実施の形態に係る電子機器の模式図である。
【符号の説明】
【００３９】
１  プリント回路基板
２  筐体
３  接続部（スペーサ）
４  開口部
１００  開口部形成領域
【図１】
2007299808.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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